華泰證券:人形機器人贏新發展機遇 外部感知+內部感知有望驅動行業快速發展

2023-12-7 38 12/7

华泰证券:人形机器人赢新发展机遇 外部感知+内部感知有望驱动行业快速发展

智通財經APP獲悉,華泰證券發佈的研報表示,對標人體的眼/耳/鼻/舌/身,人形機器人同樣需要外部感知+內部感知。該行認爲,內部感知中,人形機器人的視覺和聽覺較成熟,觸覺難度較大;外部感知中,扭矩可選品類多,六維力矩傳感器技術壁壘高,單臺人形機器人需配備多個戰術級六軸IMU。

華泰證券的主要觀點如下:

對標人體的眼/耳/鼻/舌/身,人形機器人同樣需要外部感知+內部感知

對標人體中眼/耳/鼻/舌/身等感知器官,外部感知(獲取外部環境信息)中,人形機器人的攝像頭等元件充當“眼睛”,實現視覺感知;麥克風充當“耳朵”,實現聽覺感知;觸覺傳感器充當“皮膚”,實現觸覺感知;嗅覺和味覺在特定任務中才需配備。內部感知(獲取自身狀態信息)中,力/力矩傳感器和IMU充當“身體控制器”,前者實現力/力矩等運動狀態感知,後者實現站立/行走/轉身等姿態感知。該行認爲,內部感知中,人形機器人的視覺和聽覺較成熟,觸覺難度較大;外部感知中,扭矩可選品類多,六維力矩傳感器技術壁壘高,單臺人形機器人需配備多個戰術級六軸IMU。

外部感知:視覺和聽覺較爲成熟,觸覺爲另一重要感知力

受益於自動駕駛的發展,視覺已較爲成熟;用於聽覺的麥克風也已廣泛應用於各類電子產品中,實現語音識別、環境噪音檢測等功能;觸覺是目前人形機器人外部感知的重點與難點之一。相較於傳統傳感器,觸覺傳感器常裝配於機器人關節、可穿戴設備等不規則三維表面上,因此對柔性要求較高,同時還存在時漂較大、標定算法複雜、製造成本高、批量製造困難等問題。該行認爲,高柔性化、大規模陣列式排布、多維度力感知將是觸覺傳感器未來的發展方向。未來觸覺傳感器需依靠柔性材料和微電路解決柔性化問題,AI算法解決標定問題,MEMS/納米工藝解決批量生產問題。

內部力/力矩感知:扭矩傳感器品類多,六維力傳感器高價值高壁壘

力矩傳感器可以助力人形機器人的協作安全性和實時精準運控。人形機器人可在不同部位選用一維扭矩和六維力傳感器。根據測量原理不同,扭矩傳感器可分爲電阻應變式、磁電式、磁彈性式和光電式等多種類型。該行認爲,不同種類的扭矩傳感器各有優劣,人形機器人不同的應用場景,對應不同的扭矩傳感器選型;六維力傳感器可測量三軸方向的力和力矩,屬於高價值量高壁壘環節,技術難點在於需兼顧優良的靜態性能、動態性能和低維間耦合。未來六維力矩傳感器需要六維聯合加載標定設備等先進儀器、動態特性優化和矢量運算中的解耦算法共同解決技術難點。

內部姿態感知:IMU爲姿態控制核心之一,單臺需配備多個戰術級六軸IMU

IMU是實現人形機器人姿態控制的核心部件之一,可獲取關節的位置、速度、加速度和角度等信息。六軸IMU由三個軸向的陀螺儀和三個軸向的加速度計組成,可測量物體在三維空間的角速度和加速度。根據精度要求,其可分爲消費級、戰術級、導航級和戰略級四類。該行認爲,單臺人形機器人需配備多個戰術級六軸IMU。六軸IMU中MEMS
IMU應用最廣泛,其核心爲MEMS芯片。目前高精度MEMS
IMU被國外巨頭壟斷,但國內部分廠商已突破核心技術壁壘,國內參與主體包括MEMS芯片自主可控的半導體公司、本土消費級MEMS龍頭和Tier1模塊系統集成商等。

風險提示:
傳感器技術突破超預期、傳感器量產進度不及預期、零部件國產化不及預期等。